近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心微加工實驗室李俊杰研究團隊設計并制備了一種具有三重旋轉(zhuǎn)對稱性的雙層二氧化鈦光學超表面，僅需調(diào)節(jié)兩層超表面間隔層厚度，即可直接誘導BIC拓撲荷發(fā)生從低階(+1)到高階(-2)的躍變，而無需打破結(jié)構(gòu)對稱性。團隊采用微擾理論嚴格解析了近BIC共振態(tài)的遠場偏振矢量，揭示了實現(xiàn)拓撲躍遷的物理機制：當間隔層厚度滿足特定條件時，上下兩層結(jié)構(gòu)荷載的準BIC輻射態(tài)會發(fā)生相消干涉。這種干涉不僅直接觸發(fā)了拓撲荷的跳變，同時抑制能量耗散，使近BIC共振態(tài)Q值大幅度提升。在實驗上，團隊采用電子束光刻套刻與旋涂玻璃(SOG)間隔層工藝，成功制備出對準精度極高的雙層超表面樣品，并通過角分辨反射光譜測量清晰地觀測到了拓撲荷躍遷對應的光譜特征，同時驗證了相消干涉對諧振模式Q值的顯著增強效應。
 

　　該工作首次在光學超表面中實現(xiàn)了保持對稱性不變的BIC拓撲荷動態(tài)操控，突破了以往必須通過打破對稱性來調(diào)控拓撲性質(zhì)的固有觀念，為探索光學超表面的新奇拓撲光學特性提供了新方案。
 

　　相關研究成果以“Destructive Interference Mediated Topological Transitions in Bilayer Metasurfaces”為題發(fā)表于Physical Review Letters 136, 043801 (2026) 上。中國科學院物理研究所微加工實驗室的王博副研究員為論文第一作者，潘如豪副研究員和李俊杰研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院基礎領域青年團隊計劃及懷柔綜合極端條件實驗裝置的支持。

　　圖a 雙層氧化鈦超表面示意圖；b共振態(tài)遠場輻射相消干涉理論預測；c 不同厚度中間層超表面共振態(tài)在動量空間中遠場偏振矢量分布；d 套刻工藝加工的雙層超表面；e，f 實驗測量的角分辨反射光譜